Genetik kaynaklar ve koruma 0

MOLEKÜLER GENETİĞİN
UYGULAMALARI
2. Ders
Tarihçe, genetik materyal, kalıtım
Doç. Dr. Aslıhan TEMEL
İ.Ü. Fen Fak. Moleküler Biyoloji ve Genetik
05.10.2017
1
Robert A. Wilson
– Farklı ve özelleşmiş kısımları olmalı
– Çeşitli iç mekanizmaları olmalı
– Nükleik asit ve proteinleri içeren çok çeşitli organik
maddeler içermeli
– Büyüme, gelişme ve çoğalma
– Onarım
– Metabolizma
– Çevreye uyum
05.10.2017
2
– Aristo’ya göre, cansız maddelerden canlılar oluşur
– Francesco Redi, 1600ler
– Pasteur, 1862
– 17. yy hücre, Robert C. Hooke,
– 1831, Robert Brown, botanik
– Polenin hareketi, nukleus
– 1842 Karl Wilhelm von Nägeli, transitory
cytoblasts
– Mendel 1866
05.10.2017
3
Experiments in Plant Hybridization
05.10.2017
4
– 1888, Waldeyer, chromosoma
– Mendel 1900
– Sutton, chromosome theory of inheritance, 1902
– William Bateson «genetics» Third International
Conference on Plant Hybridization, 1906
– Wilhelm Johannsen «gene», 1909
– Thomas Hunt Morgan, The Nobel Prize in
Physiology or Medicine 1933, "for his discoveries
concerning the role played by the chromosome in
heredity"
05.10.2017
5
– Genetik materyal
Deoksiribonükleik asit, Hershey &
Chase (1952)
– Gen ve gen olmayan birimleri taşır
– RNA ve protein sentezi
– Sonraki generasyona aktarım
– Onarım
– Büyük bir molekül (2 metre DNA,
6 mikron nukleus)
– Diploid canlılarda homolog, 2n
05.10.2017
6
05.10.2017
7
Tamarin R, Leavitt RW (1999) Principles of
Genetics
Lodish et al. (2000) Molecular Cell Biology
05.10.2017
8
05.10.2017
9
Tamarin R, Leavitt RW (1999)
Principles of Genetics
05.10.2017
10
05.10.2017
Tamarin R, Leavitt RW (1999) Principles of Genetics
11
• Leptonema: Kromatin ipliği, nuklear membrana bağlı
• Zygonema: Homolog diziler eşleşir, bivalent, sinaps,
synaptonemal kompleks
• Pachynema: Kromatin kısalır, kromozom,
recombination nodule, cross-over
• Diplonema: Tetrad, synaptonemal complex parçalanır,
transkripsiyon, lutenizing hormone (LH)
• Diakinesis: Transkripsiyon durur, Kromozomlar
kalınlaşır
05.10.2017
https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Cell_Division_-_Meiosis
12
Tamarin R, Leavitt RW (1999) Principles of Genetics
https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Cell_Division_-_Meiosis
05.10.2017
13
– Kalıtım materyali kromatin
– Genler, kromozomlarda taşınır
– Protein kompleksi ile kinetokor oluşur
– Sentromer bölgesinden ayrılır
– İnterfaz sırasında DNA replikasyonu
– Mitozda 2 kardeş kromatid
– Mayoz I homolog kromozom
– Mayoz II kardeş kromatidler
05.10.2017
14
Genotip + genetik etkileşimler + çevre + varyasyon
FENOTİP
05.10.2017
15
– En küçük işlevsel kalıtım birimi GEN
– Genin farklı versiyonları ALLEL
– Genin kromatinde kapladığı fiziksel alan LOKUS
– Genetik materyalin tümüne GENOTİP
– DNA’deki bilgi, mRNA’ya TRANSKRİPSİYON
– mRNA’dan, proteine TRANSLASYON
– Karakterlerin tümüne FENOTİP
– Bir gen birden fazla karakter PLEIOTROPY
– Bir karakter birden fazla gen EPISTASY
05.10.2017
16
doi: 10.1039/C5MB00310E
05.10.2017
17
DNA’daki şifrenin, amino asit şeklinde okunması
05.10.2017
18
05.10.2017
19
Rule of Segregation
–
–
–
–
05.10.2017
Her karakter için 2 determinant
Bir determinant sonraki döle geçer
Dominant vs resesif
Wild-type
P: AA ×
aa
G:
A
×
a
F1:
Aa
×
Aa (G: 1, F: 1)
G: A, a
×
A, a
F2: AA
Aa
Aa
aa (G: 1:2:1; F: 3:1)
20
05.10.2017
21
Law of Independent Assortment
– Birden fazla karakter (uzun gövde, yeşil tohum
gömleği, buruşuk tohum)
– Determinantların bir araya gelmesi bağımsız
×
P:
AABB
G:
AB
×
F1:
AaBb
×
aabb
ab
G: AB, Ab, aB, ab
AaBb (G: 1, F: 1)
× AB, Ab, aB, ab
F2: AABB (1/16), AABb (2/16), AAbb (1/16),
AaBB (2/16), AaBb (4/16), Aabb (2/16),
aaBB (1/16), aaBb (2/16), aabb (1/16),
G: (1:2:1:2:4:2:1:2:1, F: 9:3:3:1)
05.10.2017
22
Law of Independent Assortment
05.10.2017
23
– Monogenik kalıtım
• Major gen
• Discontinous
• Qualitative
– Poligenik kalıtım
•
•
•
•
•
05.10.2017
Minor gen
Continuous
Quantitative
Additive
Çevre etkisi
24
– Tarımsal önemi olan (süt miktarı, biyokütle)
– İnsan karakterleri (IQ, boy uzunluğu, şeker
metabolizması)
Jurmain
et al. (2011) Introduction to Physical Anthropology
05.10.2017
25
– Pleiotropy
• Fenilketonüri, phenylalanine hydroxylase, phenylalanine to
tyrosine,
• İdrar ve ter kokusu, zeka geriliği, ekzema,
– Sitoplazmik Kalıtım
• Mitokondri, kloroplast
• Bireyin sitoplazmik karakterleri maternal
05.10.2017
26
Kalıtım Mekanizmaları
– Kontrollü çaprazlama
– İkiz
– Aile ağacı «Pedigree»
05.10.2017
27
Jurmain
et al. (2011) Introduction to Physical Anthropology
05.10.2017
28
– Otozomal Dominant (Huntington, achondroplasia)
• Tek kopya
• Her nesilde
• Cinsiyet arasında eşit
– Otozomal Resesif (Fenilketonüri, cystic fibrosis)
• 2 kopya
• Yatay kalıtım
• Akraba evliliği
05.10.2017
29
– X-Bağlı Dominant (vitamin d-resistant rickets)
• Etkilenmiş erkeğin annesi, kızı
• Kadınlarda yaygın, erkeklerde ölümcül
– X-Bağlı Resesif (Hemofili, Duchenne muscular
dystrophy)
• Erkeklerde yaygın
– Y Bağlı
• Babadan oğula
05.10.2017
30
VARYASYON 1
– Mutasyon
•
•
•
•
•
•
•
•
05.10.2017
DNA dizisindeki değişim
DNA replikasyon hataları
DNA hasarı (ışın, reaktif oksijen molekülleri)
Onarım eksikliği
Tek nukleotid; silent, missense, nonsense
InDel; frameshift
Loss-of-function
Gain-of-function
31
05.10.2017
32
VARYASYON 2
– Rekombinasyon
•
•
•
•
•
•
05.10.2017
Homolog rekombinasyon, mayoz
Onarım, replikasyon sonrası
Double strand break
3’ serbest uç, RAD51, homolog eşleşir «invasion»
İplik sentezi
HJ kesilir
33
05.10.2017
34
A. Homologous recombination B. NHEJ DNA repair pathways.
05.10.2017
35